植酸對滌綸織物的阻燃整理

絲綢具有優良的性能，如高強度、高保形性、化學穩定性和耐堿性，廣泛應用于裝飾和家庭住宅領域。植酸(PA)又稱肌醇六磷酸酯,是一種環境友好、無毒的天然含磷有機化合物,其較高的含磷量(28%)賦予其優良的阻燃性能本實驗采用植酸對滌綸織物進行阻燃整理,探討工藝影響因素,得到優化的阻燃整理工藝條件,并探討滌綸的阻燃性能。1實驗1.1實驗材料和設備1.1.1單件白色滌綸梭織物(200g/m1.1.2試劑植酸(質量分數70%,上海麥恪林生化科技有限公司),三羥甲基氨基甲烷(生物試劑,生工生物工程股份有限公司)。1.1.3試驗織物、儀器和儀器pHS-25型精密pH計,DNG-9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱,JJ200型電子天平(上海丹納赫西特傳感工業控制有限公司),EL-400型立式小軋車,LD-400型小型定形烘干機(上海朗高紡織設備有限公司),YG026A型電子織物強力機(常州第二紡機廠),全自動白度計,YG(B)022D型自動織物硬挺度試驗儀(溫州大榮紡織儀器有限公司),FTT0080型氧指數測定儀,FTT0001型微型量熱儀(英國FTT公司),SDTQ600型熱分析儀。1.2阻燃劑浸二軋整理工藝:配制植酸工作液,用三羥甲基氨基甲烷(Tris)調節工作液pH值。二浸二軋(阻燃劑質量濃度50、100、150、200、250、300g/L,軋余率80%)→預烘(90℃,180s)→焙烘(溫度150℃、160℃、170℃、180℃、190℃,時間60,120,180、240,300s)。1.3測試測試1.3.1極限氧指數法采用FTT0080型自動氧指數測定儀,參照GB/T5454-2014《紡織品燃燒性能試驗———氧指數法》,測試織物的極限氧指數。1.3.2白費按GB/T17644-2008《紡織纖維白度———色度試驗方法》,采用白度儀進行測定。1.3.3拉伸性能測試按GB/T3923.1-1997《紡織品———織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定-條樣法》,采用YG026A型電子織物強力機進行測定。1.3.4織物彎曲性能按GB/T18318-2001《紡織品織物彎曲長度的測定》,等效于標準ISO9073-7;采用YG(B)022D型自動織物硬挺度試驗儀進行測定。1.3.5微膠量熱釋放速率測定剪取0.005g織物試樣于小坩堝中,采用FTT0001型微型量熱儀進行測定,包含:熱釋放總量、最高裂解溫度、熱釋放能力和熱釋放速率峰值。1.3.6熱重分析tg將樣品烘干剪碎至粉末狀,在N2結果與討論2.1植物和酸處理2.1.1ph值對loi和酸度的影響植酸質量百分比濃度為200g/L,軋余率80%,90℃下預烘180s,180℃下焙烘180s的條件下處理滌綸織物,分別選取pH值為0.56、4、5、6、7,考察pH值對LOI值和白度的影響,結果如圖1所示。由圖1可知,當調節植酸溶液的pH值時,滌綸織物的白度有明顯的提升,而隨著pH值的增加,氧指數存在一個峰值,當pH值=5時,LOI值最大為29.1。綜合考慮滌綸織物的LOI值和白度值,確定工作液pH值為5比較適合。2.1.2焙烘溫度對loi值及酸度的影響植酸200g/L,pH值5,軋余率80%,90℃下預烘180s的條件下,分別在150℃、160℃、170℃、180℃、190℃下焙烘180s,考察焙烘溫度對LOI值及白度的影響,結果如圖2所示。由圖2可知,隨著焙烘溫度的升高,滌綸織物的LOI值增大,即阻燃性提高。焙烘溫度170℃時,LOI值達到30.7,阻燃效果達到最佳,超過170℃反而下降。而隨著焙烘溫度的升高,滌綸織物的白度逐漸降低,超過170℃下降趨勢明顯。綜合考慮滌綸織物的LOI值和白度值,選擇焙烘溫度為170℃。2.1.3焙烘時間對loi值和酸度的影響植酸200g/L,pH值5,軋余率80%,90℃下預烘180s,焙烘溫度170℃的條件下,焙烘時間分別選取60、120、180、240、300s,考察焙烘時間對LOI值和白度的影響,結果如圖3所示。由圖3可知,焙烘時間對LOI值的影響較小,隨著焙烘時間的增加,滌綸織物的LOI值增大,當焙烘時間為180s時LOI值最大為30.7;繼續增加時間,LOI值反而下降。而隨著焙烘時間的增加,滌綸織物的白度逐漸降低,超過180s下降趨勢明顯。綜合考慮滌綸織物的LOI值和白度值,選擇焙烘時間為180s。2.1.4植酸質量濃度對滌綸織物loi值和去色量的影響pH值5,軋余率80%,90℃下預烘180s,170℃下焙烘180s的條件下處理,分別選取植酸質量濃度50、100、150、200、250、300g/L,考察植酸質量濃度對LOI值的影響,結果如圖4所示。由圖4可知,隨著植酸質量濃度的增加,LOI值增加;當植酸質量濃度達到200g/L時,LOI值從21.5提升到30.7,阻燃效果較好。當植酸質量濃度>200g/L時,LOI值上升曲線趨于平緩。而隨著植酸質量濃度的增加,滌綸織物的白度基本沒有變化。綜合考慮滌綸織物的LOI值和白度值,選擇植酸質量濃度為200g/L。綜上所述,植酸阻燃整理滌綸織物的優化工藝為:植酸質量濃度200g/L,工作液pH值5,預烘溫度90℃,預烘時間180s,焙烘溫度170℃,焙烘時間180s。2.2抗粘涂層性能2.2.1滌綸織物的loi值采用上述優化工藝對滌綸織物進行阻燃整理,采用氧指數測定儀和垂直燃燒試驗儀測定其相關數據,測試結果如表1所示。由表1可知,經植酸處理的滌綸織物的LOI值有明顯的提高。由于未處理滌綸織物燃燒后生成大量融滴,續燃時間明顯增加,而阻燃整理滌綸織物燃燒時生成的融滴量較少,續燃時間為0s。未處理滌綸織物和阻燃整理滌綸織物在垂直燃燒試驗雖然損毀長度(炭長)沒有明顯的降低,但整理織物的燃燒面積明顯小于未處理織物的燃燒面積。LOI和垂直燃燒試驗均表明,PA作為阻燃劑能顯著改善滌綸織物的阻燃性能。2.2.2織物熱釋放速率采用上述優化工藝對滌綸織物進行阻燃整理,其熱釋放速率曲線和相應的燃燒數據分別如圖5和表2所示。由圖5可知,經植酸整理的滌綸織物的熱釋放速率峰值明顯降低,與未處理滌綸織物的熱釋放速率峰值435W/g相比,阻燃整理的滌綸織物的熱釋放速率峰值為196W/g。如表2所示,阻燃整理滌綸織物的熱釋放能力和熱釋放總量均顯著下降,大大降低了火災危險性。2.2.3滌綸織物的高溫降解采用上述優化工藝對滌綸織物進行阻燃整理,在氮氣情況下,對阻燃整理滌綸織物進行熱失重分析,未處理滌綸和阻燃整理滌綸的TG曲線如圖6所示,其熱重分析數據如表3所示。由表3可知,未處理滌綸織物在390℃開始分解,之后失重迅速增加,最大降解速率發生在443℃;而阻燃整理滌綸織物的開始失重溫度為376℃,最大失重率時的溫度為431℃,較未處理滌綸都提高了,這是由于植酸的P-C鍵受熱易分解,可以捕捉滌綸織物在高溫降解時產生的活性自由基。由圖6可知,阻燃整理滌綸織物在100℃左右有一失重峰,這可能是由于PA脫水所致;在260℃左右有一失重峰,歸因于PA熱分解,碳化。TG分析結果表明,PA是一種有效的成炭劑,具有改善滌綸織物阻燃性能的作用,阻燃整理后的滌綸織物的成炭率高達23.33%,而未處理滌綸織物的成炭率僅為5.35%。2.2.4阻燃整理滌綸織物的性能采用上述優化工藝對滌綸織物進行阻燃整理,其物理性能見表4。由表4可知,與未處理滌綸織物相比,阻燃整理滌綸織物的斷裂強力下降百分比僅為4.8%,白度下降百分比為14.69%,硬挺度下降百分比為10.4%,均無明顯影響。3織物阻燃整理(1)植酸對滌綸織物進行阻燃整理的優化工藝為:植酸質量百分比濃度200g/L,工